В данной статье, сделаем ОЧЕНЬ подробный анализ механизма формирования волны в некой среде. Для читателя, нагляднее и привычнее будет рассматривать волну звука в атмосфере. Вот этот вариант и будем рассматривать.
Итак, есть некая плоская пластина (мембрана) определённой площади, которая будет двигаться в сантиметровом диапазоне в атмосфере. Пластина будет совершать колебания из крайне левого положения в крайне правое. Расстояние между этими положениями равно одному ( условному) сантиметру. Источник волны и её приёмник не подвижны относительно друг друга и самой среды.
Мембрана находится в левом положении, затем под действие какой то силы она начинает движение с определённым ускорением в направлении правого положения. Приобретя определённое ускорение и скорость и дойдя до правого положения она останавливается. Рассмотрим, что же будет происходить с воздушной средой в этом локальном районе.
По мере движения мембраны, воздух перед ней будет уплотнятся, его давление в этом локальном районе будет расти. За пластиной , наоборот, будет разрежаться, давление падать. Дойдя до правого положения мембрана сформирует перед собой область высокого давления воздуха. Далее это давление будет передаваться на соседние слои и эта волна давления с определённой скоростью станет распространятся в газовой среде. Тут следует понимать, что не сам воздух из данного района стал перемещаться в другой, как ядро из древней катапульты. Воздух лишь слегка качнулся и остался на месте а пошло вперёд именно его уплотнение. Но пока сформировалась не волна а лишь её половинка. Полупериод.
Если же пластина начнёт колебательные движения, влево- вправо, то она уже сформирует волну. Скорость волны не будет зависеть от параметров источника волн, а исключительно от свойств среды. Чем выше плотность среды тем выше скорость распространения волны в ней.
Частота волны будет равна частоте колебания мембраны. Значение длинны волны будет получено из деления скорости волны на её частоту. При одинаковой скорости будет линейная зависимость длины волны от частоты. Чем выше частота, те меньше длинна волны. А физически, длинна волны это расстояние между серединами двух соседних уплотнений воздуха.
А есть же ещё понятие, амплитуда волны. Что же это такое в нашем случае. Так вот, степень концентрации атомов воздуха и соответственно его давление в гребне волны, будут определять амплитуду. Чем больше концентрация и давление , тем выше амплитуда.
Есть такое понятие, взрывная волна. Она образуется при взрыве боеприпаса. Что же там происходит. При взрыве, очень резко повышается температура, это приводит к такому же резкому повышению давления до очень высоких значений. Формируется очень высокая амплитуда. Такая волна дойдя до некоего препятствия, оказывает на препятствие механическое воздействие, создавая большие перегрузки что приводит к разрушению.
Теперь несколько усложним эксперимент. Помимо мембраны с сантиметровым диапазоном, возьмём мембрану той же формы и площади только,с диапазоном в десять раз больше.
Зададим колебания одной частоты. Какие же волны будет формировать дециметровая мембрана и чем эти волны будут отличаться от волн мембраны сантиметровой.
Скорость волн, будет одинаковой. Частота и длинна волн, так же будет одинаковой. А что же будет разным, рассмотрим этот вопрос более подробно.
Обе мембраны находятся в крайне левом положении. Затем они пришли в движение в правую сторону. Одна мембрана, допустим за одну секунду, прошла один сантиметр, вторая за ту же секунду, десять сантиметров. То есть она будет двигаться со средней скоростью превышающей скорость первой мембраны в десять раз. Значит она сформирует более высокую плотность в гребне волны а это означает что амплитуда этой волны будет выше. Вывод, амплитуда волны зависит от скорости мембраны её источника.
При одинаковом диапазоне колебания мембраны, чем выше её частота тем выше будет и её амплитуда, так как скорость мембраны возрастёт.
А на что же ещё влияет диапазон колебания мембраны. Чем больше этот диапазон, тем более широкое уплотнение она сформирует. А есть ли какое то уже готовое название этому свойству. Вероятно есть, но я этого не знаю, но мысль вы поняли. Возможно, что сюда зайдут специалисты и подскажут как это свойство называется.
А будут ли характеристики волны зависеть от геометрической площади мембраны. Волна, частота и длинна волны , не будут от неё зависеть. Но это вове не означает, что волны формируемые мембранами разной площади будут одинаковыми. Вероятно волна сформированная большей площадью мембраны будет более устойчивой. Она будет более, если так можно выразится, дальнобойной. Вероятно это свойство скорости затухания волны так же уже имеет какое то официальное наименование.
А влияет ли на волну, геометрическая форма мембраны. Она может быть круглой, в форме элипса, или в виде какого либо многоугольника, треугольник, квадрат, пятиугольник и так далее. Чем будут отличаться друг от друга волны сформированные разными типами мембран. Видите сколько тут возникает интересных вопросов. Но и это ещё не всё.
Помимо всех перечисленных выше вариантов, характеристики волны будут ещё зависеть и от способа их генерации. Сама мембрана может колебаться разными способами. Перечислим все возможные варианты.
1. Периметр мембраны не движется, колеблется только её внутренняя часть.
2. Центр мембраны неподвижен, колеблется её часть от центра к периметру.
3. Нижняя часть неподвижна, мембрана колеблется как веер.
4. Мембрана совершает колебания относительно линии проведённой через её середину, два веера работающие в противофазе.
5. Мембрана не плоская, имеет определённую пространственную форму и она вращается, принцип пропеллера.
Ну и так далее,идея понятна. Так вот все эти варианты будут формировать волны со своими характеристиками.
Вот казалось бы, что там, обычная звуковая волна, но при более внимательном рассмотрении, получается целый раздел науки. Если учесть, что я по образованию не механик и то вон сколько различных вариантов выявил основываясь исключительно на логике и здравом смысле, то представьте, какую бы статью написал профессионал. Но и это ещё не всё. Мы ещё не говорили про всякого рода образующиеся вихри. Там так же всё не просто. Вероятно вы уже устали читать и анализировать, поэтому проанализируем последний в данной статье вопрос.
Мембрана находится в начальном положении, вокруг изотропная среда с одинаковым давлением. Она приходит в движение начинает колебаться. Так вот первый гребень будет сформирован в более плотной среде, чем все последующие, потому что после прохождения мембраны плотность среды за ней уменьшится. Это означает что самая первая волна будет иметь амплитуду более высокую чем все последующие. При этом, чем выше частота волны, тем эта разница в амплитуде будет выше. Надеюсь логика этой зависимости всем понятна. Более того, исходя из того что скорость волны зависит от плотности среды, а так как плотность среды при формировании первой волны была выше, то и скорость распространения этого первого колебания будет выше и соответственно длинна волны будет больше. К чему это я тут всё это рассказываю, сейчас поясню.
Если каким то образом этот описанный мною эффект первого периода волны, можно зарегистрировать в электромагнитном излучении, то это будет доказательством того, что электромагнитное излучение это колебание некой среды. То есть, так называемый эфир реально существует.
Итак всё описанное выше мы рассматривали для варианта неподвижного источника волны как по отношению к среде так и по отношению к приёмнику звука. А что же будет с характеристиками волны, если будут взаимные скорости между источником, средой и приёмником. Все возможные варианты, я подробно рассматривал в своей сатье. ТСМ о скорости света. Если кому то интересно, посмотрите. Но в целом вывод такой. Сохраняет своё постоянство длина волны, а скорость и частота нет. При чём этот вывод справедлив как для варианта с эфиром, так и для варианта без него. Отсюда очевидный вывод, постулат теории относительности о постоянстве скорости света для всех инерциальных систем отсчёта ложен. А это означает, что вся ТО превращается в обычную механику Ньютона, а сама ТО становится просто математическим мусором не имеющим ни чего общего с реальностью.
Более того, если мы будем например для определения одновременности использовать не свет с его ложным постулатом о постоянстве а какой либо другой способ, например посылать каких ни будь гонцов, то будет всё то же самое, теория относительности просто исчезнет, не будет ни релятивистских эффектов, одновременность станет абсолютной и так далее. Пора наконец то уж сказать, король голый.
Готов выслушать и прокомментировать все ваши мысли по данной теме.